還原冶煉蓄熱式燃燒系統(tǒng)以及利用該系統(tǒng)進行冶煉的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冶煉技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及一種還原冶煉蓄熱式燃燒系統(tǒng)以及利用該系統(tǒng)進行冶煉的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]燃氣熔分爐完善了煤基轉(zhuǎn)底爐直接還原-熔分工藝，對難選礦、紅土鎳礦、釩鈦磁鐵礦、硫酸渣等資源冶煉后的渣鐵分離過程起著至關(guān)重要的作用，打破了埋弧爐熔煉工藝的單一性，同時可以節(jié)約大量電能，也為工業(yè)基礎(chǔ)薄弱地區(qū)提供了一種可行性的方案。
[0003]蓄熱式燃燒技術(shù)，是現(xiàn)階段工業(yè)爐中最廣泛使用的節(jié)能環(huán)保燃燒技術(shù)，該技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。然而現(xiàn)有的蓄熱式燃燒器在熔分爐上的應(yīng)用時由于冶煉過程要求的熱負荷比冶金加熱爐負荷高很多，所產(chǎn)煙氣量較多，蓄熱室的體積相對比較大，并且燒嘴在爐體上的位置不合理，增加了現(xiàn)場施工難度，而且對安裝、使用、檢修造成了不便，同時該類型蓄熱式燃燒器在冶煉過程中產(chǎn)生的粉塵易造成蓄熱體堵塞，蓄熱體更換頻率高，提高了該種燃燒器的運行成本，另外，該種類型蓄熱式燃燒器沒有從燃燒效果的角度考慮，煤氣出口通道和空氣出口通道左右分布，容易產(chǎn)生與空氣摻混不充分、燃燒效率低、局部溫度和產(chǎn)生的氮氧化物過高等問題，造成冶煉過程中物料氧化燒損。
[0004]因此，現(xiàn)有的蓄熱式冶煉技術(shù)有待進一步改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種還原冶煉蓄熱式燃燒系統(tǒng)以及利用該系統(tǒng)進行冶煉的方法，該系統(tǒng)可以高效回收煙氣中的余熱，從而顯著提高能源利用率。
[0006]在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種還原冶煉蓄熱式燃燒系統(tǒng)，包括:
[0007]爐體，所述爐體限定出冶煉空間，所述爐體的側(cè)壁上具有點火燒嘴、第一開孔、第二開孔和物料入口；
[0008]第一燒嘴，所述第一燒嘴位于所述第一開孔內(nèi)，并且所述第一燒嘴具有第一空氣噴口和第一煤氣噴口；
[0009]第二燒嘴，所述第二燒嘴位于所述第二開孔內(nèi)，并且所述第二燒嘴具有第二空氣噴口和第二煤氣噴口；
[0010]第一蓄熱裝置，所述第一蓄熱裝置包括:
[0011]第一殼體，所述第一殼體內(nèi)限定出第一儲熱空間，所述第一儲熱空間中沿遠離所述爐體方向依次具有左沉降室和左蓄熱體，所述左沉降室包括第一沉降室和第二沉降室，所述左蓄熱體包括第一空氣蓄熱體和第一煤氣蓄熱體，所述第一空氣蓄熱體和所述第一沉降室相連且通過所述第一空氣噴口與所述冶煉空間相連通，所述第一煤氣蓄熱體和所述第二沉降室相連且通過所述第一煤氣噴口與所述冶煉空間相連通；
[0012]第一空氣入口，所述第一空氣入口形成于所述第一殼體上，所述第一空氣入口與所述第一空氣蓄熱體相連；
[0013]第一煤氣入口，所述第一煤氣入口形成于所述第一殼體上，所述第一煤氣入口與所述第一煤氣蓄熱體相連；
[0014]第二蓄熱裝置，所述第二蓄熱裝置包括:
[0015]第二殼體，所述第二殼體內(nèi)限定出第二儲熱空間，所述第二儲熱空間中沿遠離所述爐體方向依次具有右沉降室和右蓄熱體，所述右沉降室包括第三沉降室和第四沉降室，所述右蓄熱體包括第二空氣蓄熱體和第二煤氣蓄熱體，所述第二空氣蓄熱體與所述第三沉降室相連且通過所述第二空氣噴口與所述冶煉空間相連通，所述第二煤氣蓄熱體與所述第四沉降室相連且通過所述第二煤氣噴口與所述冶煉空間相連通；
[0016]第二空氣入口，所述第二空氣入口形成于所述第二殼體上，所述第二空氣入口與所述第二空氣蓄熱體相連；
[0017]第二煤氣入口，所述第二煤氣入口形成于所述第二殼體上，所述第二煤氣入口與所述第二煤氣蓄熱體相連；
[0018]第一空氣三通閥，所述第一空氣三通閥具有第一空氣閥門、第一空氣換氣閥、第一空氣進口、第一空氣廢氣出口和第一空氣出口，所述第一空氣出口與所述第一空氣入口相連；
[0019]第一煤氣三通閥，所述第一煤氣三通閥具有第一煤氣閥門、第一煤氣換氣閥、第一煤氣進口、第一煤氣廢氣出口和第一煤氣出口，所述第一煤氣出口與所述第一煤氣入口相連；
[0020]第二空氣三通閥，所述第二空氣三通閥具有第二空氣閥門、第二空氣換氣閥、第二空氣進口、第二空氣廢氣出口和第二空氣出口，所述第二空氣出口與所述第二空氣入口相連；以及
[0021]第二煤氣三通閥，所述第二煤氣三通閥具有第二煤氣閥門、第二煤氣換氣閥、第二煤氣進口、第二煤氣廢氣出口和第二煤氣出口，所述第二煤氣出口與所述第二煤氣入口相連，
[0022]其中，
[0023]所述第一空氣蓄熱體內(nèi)限定出第一高溫段和第一低溫段，所述第一高溫段靠近所述第一沉降室，所述第一煤氣蓄熱體中限定出第二高溫段和第二低溫段，所述第二高溫段靠近所述第二沉降室，所述第一高溫段和所述第二高溫段的上部填充有陶瓷小球，所述第一高溫段的中下部、所述第二高溫段的中下部、所述第一低溫段、所述第二低溫段填充有蜂窩陶瓷，
[0024]所述第二空氣蓄熱體內(nèi)限定出第三高溫段和第三低溫段，所述第三高溫段靠近所述第三沉降室，所述第二煤氣蓄熱體中限定出第四高溫段和第四低溫段，所述第四高溫段靠近所述第四沉降室，所述三高溫段和所述第四高溫段的上部填充有陶瓷小球，所述第三高溫段的中下部、所述第四高溫段的中下部、所述第三低溫段、所述第四低溫段填充有蜂窩陶瓷。
[0025]根據(jù)本發(fā)明實施例的還原冶煉蓄熱式燃燒系統(tǒng)通過使用獨立的燒嘴，較以往一體澆鑄形成的系統(tǒng)相比，可以有效避免更換燒嘴時對爐體的破壞，并將煤氣和空氣從爐體的同一側(cè)供給至爐體中，使得空氣和煤氣充分混合，從而顯著提高燃燒效率，并且較以往兩側(cè)分別供給空氣和煤氣相比，可以有效避免物料的局部氧化，同時在蓄熱裝置中采用陶瓷小球蓄熱體和蜂窩陶瓷蓄熱體結(jié)合進行蓄熱，使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加緊湊，并且蓄熱和放熱速度快，從而顯著提高余熱回收效率，進而提高能源利用率，另外，在蓄熱裝置中通過設(shè)置沉降室，可以有效去除煙氣中的顆粒物，從而有效避免蓄熱體的堵塞，進而保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
[0026]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的還原冶煉蓄熱式燃燒系統(tǒng)還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0027]在本發(fā)明的一些實施例中，所述的還原冶煉蓄熱式燃燒系統(tǒng)進一步包括:煙氣回收裝置，所述煙氣回收裝置分別與所述第一空氣廢氣出口、所述第一煤氣廢氣出口、所述第二空氣廢氣出口和第二煤氣廢氣出口相連。由此，可以有效避免環(huán)境污染。
[0028]在本發(fā)明的一些實施例中，所述第一空氣噴口、所述第一煤氣噴口、所述第二空氣噴口和所述第二煤氣噴口呈橢圓形。由此，可以顯著提高空氣和煤氣的燃燒效率。
[0029]在本發(fā)明的一些實施例中，在豎直方向上，所述第一空氣噴口位于所述第一煤氣噴口上方，所述第二空氣噴口位于所述第二煤氣噴口上方。由此，可以進一步提高空氣和煤氣的燃燒效率。
[0030]在本發(fā)明的一些實施例中，所述第一空氣噴口方向、所述第一煤氣噴口方向、所述第二空氣噴口方向、所述第二煤氣噴口方向分別獨立地與水平方向呈5?10度夾角。由此，可以進一步提高空氣和煤氣的燃燒效率。
[0031]在本發(fā)明的一些實施例中，所述第一蓄熱裝置與所述第一開孔通過第一法蘭相連，所述二蓄熱裝置與所述第二開孔通過第二法蘭相連。由此，使得系統(tǒng)的維護和更換更加方便。
[0032]在本發(fā)明的一些實施例中，所述第一燒嘴與所述第一開孔的縫隙、所述第二燒嘴與所述第二開孔的縫隙分別獨立地填充纖維氈。由此，可以有效避免熱量的損失。
[0033]在本發(fā)明的一些實施例中，所述第一蓄熱裝置和所述第二蓄熱裝置對稱分布在所述爐體的兩側(cè)。
[0034]在本發(fā)明的一些實施例中，所述的還原冶煉蓄熱式燃燒系統(tǒng)進一步包括:控制裝置，所述控制裝置分別與所述第一蓄熱裝置、第二蓄熱裝置、第一空氣三通閥、第一煤氣三通閥、第二空氣三通閥和第二煤氣三通閥相連，且適于根據(jù)所述第一蓄熱裝置和所述第二蓄熱裝置中第一空氣蓄熱體、第一煤氣蓄熱體、第二空氣蓄熱體和第二煤氣蓄熱體的溫度控制所述第一空氣閥門、第一煤氣閥門、第二空氣閥門和第二煤氣閥門的打開與關(guān)閉。
[0035]在本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明公開了一種采用上述所述的還原冶煉蓄熱式燃燒系統(tǒng)進行冶煉的方法，包括:
[0036](1)利用點火燒嘴點燃爐體冶煉空間中氣體；
[0037](2)通過控制裝置打開第一空氣閥門、第一煤氣閥門，關(guān)閉第二空氣閥門和第一煤氣閥門，使得空氣依次通過第一蓄熱裝置中的第一空氣蓄熱體和第一沉降室并經(jīng)第一燒嘴上的第一空氣噴口進入冶煉空間，煤氣依次通過第一蓄熱裝置中的第一煤氣蓄熱體和第二沉降室并經(jīng)第一燒嘴上的第一煤氣噴口進入冶煉空間，以便使得煤氣與空氣燃燒產(chǎn)生還原氣，并且利用所述還原氣對所述冶煉空間中物料進行還原，以便得到煙氣；
[0038](3)將所述煙氣經(jīng)過第二燒嘴上的第二空氣噴口和第二煤氣噴口分別依次進入第二蓄熱裝置中的第三沉降室和第二空氣蓄熱體、第四沉降室和第二空氣蓄熱體，以便除去所述煙氣中的顆粒物并回收所述煙氣的余熱；
[0039](4)通過控制裝置關(guān)閉第一空氣閥門、第一煤氣閥門，打開第二空氣閥門和第二煤氣閥門，以便利用所述第二蓄熱裝置中回收的余熱對空氣和煤氣進行預(yù)熱處理，得到預(yù)熱后的空氣和煤氣；
[0040](5)將預(yù)熱后的空氣和煤氣在冶煉空間中燃燒產(chǎn)生還原氣，并且利用所述還原氣對所述冶煉空間中物料進行還原，以便得到